Konstruksiya materiallarinin texnologiyasi fənnindən MÜhaziRƏLƏR

KONSTRUKSİYA MATERİALLARININ TEXNOLOGİYASI

Fənnindən

MÜHAZİRƏLƏR

Mövzu 1. “Konstruksiya materiallarının texnologiyası” fənninin haqqında ümumi məlumat.

“Konstruksiya materiallarının texnologiyası” fənninin digər fənlərlə əlaqələri. Konstruksiya materiallarının inkişafı barədə qısa tarixi məlumatlar. Metallar müasir texnikada ən çox işlədilən materiallardan biri­dir. Metalların təsnifatı və atom-kristal quruluşu. Metal ərintilərinin geniş tətbiqi. Ərintilərin mexaniki, texnoloji, fiziki, kim­­yəvi və s. xassələri.

Əsrlər boyu aparılmış müşahidələr nəticəsində məlum ol­muş­dur ki, metallar istər fiziki-kimyəvi, istərsə də mexaniki-texnoloji xassələrilə bir-birindən fərqlənir. Metalların xassələrini, quruluşunu, təbii birləşmələrdən alınmasını və bunları sonradan emal edərək hazır məmulata və ya yarımfabrikata çevirmə üsullarını öyrənən elmə metallar texnologiyası deyilir. Metallar texnologiyası, daha doğrusu metal konstruksiya, mexanizm, saf metal və ya yarımfabrikat istehsal etmə üsulları fiziki-kimyəvi proseslərin getməsinə əsaslanmışdır. Müasır insanların texnikasız yaşaması mümkün deyil. Texnika isə müxtəlif metallardan hazırlanmış maşınlar, mexanizmlər, aparatlar, cihazlar və s. aqreqatların tətbiq olunmasını tələb edir. Hər hansı ölkənin mədəni, iqtisadi və texniki səviyyəsi onun istehsal etdiyi və işlətdiyi metalın miqdarı ilə müəyyən edilir. Metal, texnika və xalq təsərrüfatının müxtəlif sahələrində geniş miqyasda tətbiq edilir. Məsələn, metaldan avtomobil, ekskavator, güclü turbinlər, buxar qazanları, təyyarələr, paravozlar, elektrovozlar, dəmir yolu və metro vaqonları, relslər, traktorlar, kombaynlar, inşaat işləri üçün dəmir-beton armaturu, neft, qaz və su boruları, dəniz və çay gəmiləri və s. istehsal edilir. Metallar xüsusən qara metallar xalq təsərrüfatının əsasını təşkil edir. Metallar istər fiziki-kimyəvi, istərsə də mexaniki-texnoloji xassələrilə bir-birindən fərqlənir. Konstruksiya materiallarının texnologiyası fənni metalşünaslıq elminin inkişafı ilə əlaqədar olaraq yaranmışdır. Metal və ərintilərin daxili quruluşları və xassələrinin öyrənilməsində fiziki tətqiqat üsullarının (rentgenstruktur, maqnit, elektron mikroskopik üsullarının) tətbiqi metalşunasılıq elmində bir sira yeni nəzəriyyələrin yaranmasına səbəb oldu. Bu, metal və ərintilərin mövcud istehsalat texnologiyasını və emal proseslərini təkmilləşdirməklə, maşınqayırma sənayesinin inkişafını daha da sürətləndirdi. Metal və ərintilərinin quruluşunu və xassələrini öyrənən, onların tərkibi, quruluşu və xassələri arasındakı əlaqəni müəyyən edən və onların xassələrinə təsir edən üsulları yenidən işləyən elmə metalşünaslıq deyilir. Metalşunaslıq tətbiqi elm olub, kimya, fizika, kristalloqrafiya və s. elmlərə istinad edərək metallar və ərintilərin quruluşunu, xassələrini və onların qarşılıqlı əlaqələrini öyrənir. Metalşunaslıq elmi metal və ərintilərin daxili quruluşlarını, xassələrini aydınlaşdırmaqla kifayətlənməyib, həmin quruluşu və xassələrin sənayenin tələbinə uyğun istiqamətdə dəyişdirilməsi üsullarını da şərh edir.

Çox zamanlardan insanlara qızıl, gümüş, mis və dəmirin alınması, onlardan məişət əşyalarının və istehsal alətlərinin hazırlanması üsulları məlum idi. Sonralar bu metalların xassələrini öyrənməklə yanaşı təbiətdə yeni metalların da mövcud olması müəyyən edildi. Belə ki, XVIII əsrin sonunda 20, XIX əsrin axırında isə 50 metal məlum oldu. Hazırda Mendeleyev cədvəlinin 107 elementindən 80-i metaldır. Rus alimi P.P.Anosov şərqdə qədim ustaların hazırladıqları bulat poladının sirrini açıb göstərmişdir. Bu polad tiyə hazırlamaq üçün işlədilir. Anosovun bulat poladı bütün dünyada şöhrət qazanmışdır. Həmin poladdan hazırlanmış tiyələr çox bərk və özlü olması ilə fərqlənirdi: belə tiyələrlə mıxı çapmaq və sərbəst düşən nazik yaylığı parçalamaq mümkün idi. Tiyənin iki başı bir – birinə toxununcayadək əymək mümkün olurdu. Anosov tamamilə haqlı olaraq yüksək keyfiyyətli xas polat istehsalının yaradıcısı hesab edilir. Metalşunaslıq bir müstəqil elm olaraq XIX əsrdə Rusiyada “metalloqrafiya” adı ilə ortaya çıxmışdır. Əsrlər boyu aparılmış müşahidələr nəticəsində məlum olmuşdur ki, metallar istər fiziki-kimyəvi, istərsə də mexaniki-texnoloji xassələrilə bir-birindən fərqlənir. Metalşunasılıq elmi metal və ərintilərin daxili quruluşlarını, xassələrini aydınlaşdırmaqla kifayətlənməyib, həmin quruluşu və xassələrin sənayenin tələbinə uyğun istiqamətdə dəyişdirilməsi üsullarını da şərh edir. Metal və ərintilərin daxili quruluşları və xassələrinin öyrənilməsində fiziki tətqiqat üsullarının (rentgenstruktur, maqnit, elektron mikroskopik üsullarının) tətbiqi metalşunasılıq elmində bir sira yeni nəzəriyyələrin yaranmasına səbəb oldu. Bu, metal və ərintilərin mövcud istehsalat texnologiyasını və emal proseslərini təkmilləşdirməklə, maşınqayırma sənayesinin inkişafını daha da sürətləndirdi.

Təbiətdə ehtiyatına və xassələrinin əlverişliliyinə görə dəmir digər metallardan fərqlənir. Odur ki, o, metal və ərintilər istehsalında xüsusi yer tutur. Belə ki, dünyada istehsal olunan metal materialların təxminən 90%-i dəmir və onun əsasında alınmış ərintilərin payına düşür.

Metallar iki qrupa: qara və əlvan metallara ayrılır.

Qara metallar dəmir və onun ərintilərindən olan polad və çuqundan ibarətdir.

Əlvan metallar: ağır (Pb, Cu, Sn, Ni, Zn), yüngül (Al, Ca, Ba, Na, K, Mn), nəcib (Au, Aq, Pt) və nadir (W, V, Mo, Ti, Ta ) metal olmaqla dörd qrupa ayrılır.

Qara metallar çox qiymətli mexaniki, texnoloji və s. xassələrə malikdir. Əlvan metallar və onların ərintiləri isə əlavə olaraq bir sıra xüsusi xassələrə malikdir. Məsələn, elektrik və istilik keçiriciliyinə, korroziyaya, sürtünməyə və mexaniki yeyilməyə qarşı davamlılığa malik olmaları ilə fərqlənir.

Azərbaycan iqtisadiyyatında bu metallurgiyanın xüsusi rolu vardır. Keçmiş Sovet dövründən qalan zavodlar yenidən rekonstruksiya edilmiş, yeni müasir dünya standartlarına uyğun avadanlıqlarla yeniləşdirilmişdir. Sumqayıt, Gəncə Alüminium zavodları yenidən qurulmuş, istehsal etdikləri məhsulları dünyanın müxtəlif ölkələrinə ixrac edirlər. Bakıda Polad tökmə, Polad əritmə zavodlarının istehsal etdiyi məhsullar daxili bazarlarda daha geniş yer tutmuşdur. Müstəqil Azərbaycan Respublikasının inkişafında bugün Metallurgiya sənayesı öndə gedən sahələrdən birinə çevrilmişdir.

Mövzu 2. Metal və ərintilərin xassələri.

Metal və onların ərintilərinin müxtəlif xassələri (fiziki, kimyəvi, mexaniki, texnoloji, istismar) . Həmin xassələrin öyrənilməsi ilə metal və ərintilərin tətbiq sahələrinin düzgün təyin edilməsi və onlardan səmərəli istifadə .

Metalların sınaqdan keçirilməsinin müxtəlif üsulları: mexaniki sınamalar, kimyəvi analiz, spektral analiz, metalloqrafik və rentgenoqrafik analizlər, texnoloji sınaqlar (nümunələr) götürülməsi və defektoskopiyadır. Bu sınamalar metalların təbiəti, quruluşu, tərkibi və xassələri haqqında müəyyən təsəvvür əldə etməyə, həmçinin hazır məmulatın keyfiyyətini təyin etməyə imkan verir.

Metallar müasir texnikada ən çox işlədilən materiallardan biridir. Metallar iki qrupa: qara və əlvan metallara ayrılır. Qara metallar dəmir və onun ərintilərindən olan polad və çuqundan ibarətdir. Əlvan metallar: ağır (Pb, Cu, Sn, Ni, Zn), yüngül (Al, Ca, Ba, Na, K, Mn), nəcib (Au, Aq, Pt) və nadir (W, V, Mo, Ti, Ta ) metal olmaqla dörd qrupa ayrılır.Qara metallar çox qiymətli mexaniki, texnoloji və s. xassələrə malikdir. Əlvan metallar və onların ərintiləri isə əlavə olaraq bir sıra xüsusi xassələrə malikdir. Metal və xəlitələrin hamısının quruluşu kristaldır.

Metalların və ərintilərin xassələri dörd növə bölünür: fiziki, kimyəvi, mexaniki və texnoloji xassələr.

Fiziki xassələrə-metalın rəngi, xüsusi çəkisi, ərimə qabiliyyəti, elektrikkeçirmə qabiliyyəti,maqnit xassələri, istilikkeçirmə qabiliyyəti, istilik tutumu, qızdırıldıqda genişlənmə qabiliyyəti aiddir.

Kimyəvi xassələrə-oksidləşmə qabiliyyəti, həllolma qabilliyyəti və korroziyaya davamlı aiddir.

Mexaniki xassələrə-möhkəmliyi, bərkliyi, elastikliyi özlülüyü və plastikliyi aiddir.

Texnoloji xassələrə-közərmə qabiliyyəti, duru axarlılığı, döyülə bilməsi, qaynaq olunması və kəsməklə emal olunma qabiliyyəti aiddir.

Aviasiya, avtomobil və vaqonqayırma sənayesində detalın çəkisi çox vaxt onun ən mühüm xarakteristikasıdır, buna görə də həmin sənaye üçün alüminium və maqnezium xəlitələri xüsusilə faydalıdır.Bəzi xəlitələrin, məsələn, alüminium xəlitələrinin, xüsusi möhkəmliyi (başqa sözlə, möhkəmlik həddinin xüsusi çəkiyə nisbəti) yumşaq poladınkından artıqdır.

Ərimə qabiliyyətindən ərinmiş metalı qəliblərə tökmək yolu ilə müxtəlif tökmələr hazirlamaq üçün istifadə edilir. Asanəriyən metallar (məsələn, qurğuşun), polad üçün tavlama mühiti olaraq işlədilir. Bəzi mürəkkəb xəlitələrin ərimə temperaturu o qədər aşağıdır ki, onlar isti suda əriyir. Belə xəlitələr mətbəə matrisaları tökmək üçün, habelə yanğından mühafizəyə xidmət cihazlarında və sairədə işlədilir.

Elektrikkeçirmə qabiliyyəti yüksək olan metallardan elektrik maşınqayırma sənayesində, elektrik veriliş xətləri çəkmək üçün, elektrik müqaviməti yüksək olan xəlitələrdən isə elektriklə qızdırıcı cihazlarda və közərtmə lampaları hazırlamaq üçün istifadə edilir.

Metalların maqnit xassələri elektrik maşınqayırma sənayesində (dinamomaşınlar, elektrik mühərriklər, transformatorlar hazirladıqda), elektrik cihazqayırma sənayesində (telefon və teleqraf aparatların hazırlanmasında) və sairədə birinci dərəcəli rol oynayır.

Metalların istilikkeçirmə qabiliyyəti təzyiq altında emal və termiki emal üçün onları bir qərarda qızdırmağa imkan verir: istilikkeçirmə qabiliyyəti metalları lehimləməyə, qaynaq etməyə və sairəyədə imkan verir.

Bəzi metal xəlitələrin uzununa genişlənmə əmsalı sıfra yaxındır; belə xəlitələr dəqiq cihazlar, radio lampaları və s. hazırlamaq üçün işlədilir. Uzun qurğular tikdikdə, məsələn körpü saldıqda metalların genişlənmə qabiliyyəti hökmən nəzərə alınmalıdır. Bundan əlavə, nəzərə alınmalıdır ki, genişlənmə əmsalı müxtəlif olan metallardan hazırlanıb bir – birinə bərkidilmiş iki hissə qızdırıldıqda əyilə bilər, hətta dağıla da bilər.

Metalların sınaqdan keçirilməsinin müasir üsulları mexaniki sınamalar, kimyəvi analiz, spektral analiz, metalloqrafik və rentgenoqrafik analizlər, texnoloji sınaqlar (nümunələr) götürülməsi və defektoskopiyadır. Bu sınamalar metalların təbiəti, quruluşu, tərkibi və xassələri haqqında müəyyən təsəvvür əldə etməyə, həmçinin hazır məmulatın keyfiyyətini təyin etməyə imkan verir. Mexaniki sınamaların sənayedə böyük əhəmiyyəti vardır. Maşın, mexanizm və qurğuların detalları yük altında işləyir. Detallara düşən yüklər müxtəlif növlü olur: bəzi detallar daim eyni istiqamətdə təsir edən qüvvə ilə yüklənir, digərləri zərbələrə məruz qalır, bəzilərinə də təsir edən qüvvələr öz qiyməti və istiqamətini az və ya çox tez-tez dəyişir. Maşınların bəzi detalları nisbətən yüksək temperaturda korroziya şəraitində və s. hallarda yüklənir. Belə detallar mürəkkəb şəraitdə işləyir.Bununla əlaqədar olaraq müxtəlif sınama üsulları tətbiq edilir ki, bu üsulların köməyi ilə metalların mexaniki xassələri müəyyən olunur.Ən çox yayılmış sınama üsulları statik dartma, dinamik sınamalar və bərkliyə sınamadır.Statik sınamalar elə sınamalara deyilir ki, sınaqdan keçirilən metala sabit və ya çox yavaş artan qüvvə ilə təsir edilir.Dinamik sınamalarda sınaqdan keçirilən metala zərbə ilə və ya çox sürətlə artan qüvvə ilə təsir göstərilir.Bundan əlavə bir sıra hallarda metalın yorğunluğu, sürüşmə qabiliyyəti və yeyilməyə davamlılığı sınanılır. Bunlar metalların xassələri haqqında daha tam təsəvvür yaradır.
Mövzu 3. Metalın mexaniki xassələrinin müəyyən edilməsi.

Metalın yüklənmə şəraitindən asılı olaraq mexaniki xassələrinin müəyyən edilməsi. Dartılmaya sınama. Metalların möhkəmliyini və plastikliyini xarakterizə edən göstəricilər.

Mexaniki xassələrin qısaca tərifini verək. Möhkəmlik- metalın xarici qüvvələri təsirinə qarşı dağılmadan müqavimət göstərməsi qabiliyyətinə deyilir. Bərklik – cismə özündən bərk olan başqa cismin girməsinə qarşı müqavimət göstərməsi qabiliyyətinə deyilir. Elastiklik – metal formasının dəyişilməsinə (deformasiyasına) səbəb olan xarici qüvvələrin təsiri aradan qaldırıldıqdan sonra onun öz əvvəlki formasını bərpa etməsi xassəsidir. Özlülük – metalın sürətlə artan (zərbə xarakterli) xarici qüvvələrə müqavimət göstərməsi qabiliyyətinə deyilir. Özlülük – kövrəkliyin əksi olan xassəsidir. Plastiklik – xarici qüvvələrin təsiri ilə metalın dağılmadan öz formasını dəyişməsi və həmin qüvvələrin təsiri kəsildikdən sonra öz yeni formasını mühafizə etməsi xassəsinə deyilir. Plastiklik – elastikliyin əksi olan xassəsidir.

Detallara düşən yüklər müxtəlif növlü olur: bəzi detallar daim eyni istiqamətdə təsir edən qüvvə ilə yüklənir; diğərləri zərbələrə məruz qalır, bəzilərinə də təsir edən qüvvələr öz qiymət və istiqamətini az və ya çox tez-tez dəyişir. Bununla əlaqədar olaraq müxtəlif sınama üsulları tətbiq edilir ki, bu üsulların köməyi ilə metalların mexaniki xassələri müəyyən olunur. Ən çox yayılmış sınama üsulları statik dartma, dinamik sınamalar və bərkliyə sınamadır.Statik sınamalar elə sınamalara deyilir ki, sınaqdan keçirilən metala sabit və ya çox yavaş artan qüvvə ilə təsir edilir.Dinamik sınamalarda sınaqdan keçirilən metala zərbə ilə və ya çox sürətlə artan qüvvə ilə təsir göstərilir.Bundan əlavə bir sıra hallarda metalın yorğunluğu, sürüşmə qabiliyyəti və yeyilməyə davamlılığı sınanılır. Bunlar metalların xassələri haqqında daha tam təsəvvür yaradır.

Metalların mexaniki xassələrinin ən əsasları möhkəmlik, plastiklik, bərklik və zərbə özlülüyüdür.

Dartılmaya statik sınama, metalların ən çox yayılmış mexaniki sınanması üsuludur. Statik sınamalar üçün sınaqdan keçiriləcək metalın adətən dəyirmi nümunələri, təbəqə halında olan materialın isə yastı nümunələri hazırlanır.